邦納傳感器——傳感器檢測中的八大抗干擾技術解析

1、屏蔽技術

　　利用金屬材料制成容器.將需要保護的電路包在其中，可以有效防止電場或磁場的干擾，此種方法稱為屏蔽。屏蔽又可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等。

　　2、靜電屏蔽

　　根據電磁學原理，置于靜電場中的密閉空心導體內部無電場線，其內部各點等電位。用這個原理，以銅或鋁等導電性良好的金屬為材料，制作密閉的金屬容器，并與地線連接，把需要保護的電路值r其中，使外部干擾電場不影響其內部電路，反過來，內部電路產生的電場也不會影響外電路。這種方法就稱為靜電屏蔽。例如傳感囂測量電路中，在電源變壓器的一次側和二次側之間插入一個留有縫隙的導體，并把它接地，可以防止兩繞組之問的靜電耦合，這種方法就屬于靜電屏蔽。

　　3、電磁屏蔽

　　對于高頻干擾磁場，利用電渦流原理，使高頻干擾電磁場在屏蔽金屬內產生電渦流，消耗干擾磁場的能量，渦流磁場抵消高頻干擾磁場，從而使被保護電路免受高頻電磁場的影響。這種屏蔽法就稱為電磁屏蔽。若電磁屏蔽層接地，同時兼有靜電屏蔽的作用。傳感器的輸出電纜一般采用銅質網狀屏蔽，既有靜電屏蔽又有電磁屏蔽的作用。屏蔽材料必須選擇導電性能良好的低電阻材料，如銅、鋁或鍍銀銅等。

　　4、低頻磁屏蔽

　　干擾如為低頻磁場，這時的電渦流現象不太明顯，只用上述方法抗干擾效果并不太好，因此必須采用采用高導磁材料作屏蔽層，以便把低頻干擾磁感線限制在磁阻很小的磁屏蔽層內部。使被保護電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。這種屏蔽方法一般稱為低頻磁屏蔽。傳感器檢測儀器的鐵皮外殼就起低頻磁屏蔽的作用。若進一步將其接地，又同時起靜電屏蔽和電磁屏蔽的作用?；谝陨先N常用的屏蔽技術，因此在干擾比較嚴重的她方，可以采用復合屏蔽電纜，即外層是低頻磁屏蔽層。內層是電磁屏蔽層.達到雙重屏蔽的作用。例如電容式傳感器在實際測量時其寄生電容是必須解決的關鍵問題，否則其傳輸效率、靈敏度都要變低。必須對傳感器進行靜電屏蔽，而其電極引出線就采用雙層屏蔽技術，一般稱之為驅動電纜技術。用這種方法可以有效的克服傳感器在使用過程中的寄生電容。

　　5、接地技術

　　接地技術是抑制干擾的有效技術之一，是屏蔽技術的重要保證。正確的接地能夠有效地抑制外來干擾，同時可提高測試系統的可靠性，減少系統自身產生的干擾因素。接地的目的有兩個：安全性和抑制干擾。因此接地分為保護接地、屏蔽接地和信號接地。保護接地以安全為目的，傳感器測量裝置的機殼、底盤等都要接地。要求接地電阻在10?以下。屏蔽接地是干擾電壓對地形成低阻通路，以防干擾測量裝置。接地電阻應小于0.02?。信號接地是電子裝置輸入與輸出的零信號電位的公共線，它本身可能與大地是絕緣的。信號地線又分為模擬信號地線和數字信號地線，模擬信號一般較弱，故對地線要求較高：數字信號一般較強，故對地線要求可低一些。不同的傳感器檢測條件對接地的方式也有不同的要求，必須選擇合適的接地方法，常用接地方法有一點接地和多點按地。下面給出這兩種不同的接地處理措施。

　　6、一點接地

　　在低頻電路中一般建議采用一點接地，它有放射式接地線和母線式接地線路。放射式接地就是電路中各功能電路直接用導線與零電位基準點連接：母線式接地就是采用具有一定截面積的優質導體作為接地母線，直接接到零電位點，電路中的各功能塊的地可就近接在該母線上。這時若采用多點接地，在電路中會形成多個接地回路，當低頻信號或脈沖磁場經過這些回路時，就會引起電磁感應噪聲，由于每個接地回路的特性不同，在不同的回路閉合點就產生電位差，形成干擾。為避免這種情況，最好采用一點接地的方法。傳感器與測量裝置構成一個完整的檢測系統，但兩者之問可能相距較遠。由于工業現場大地電流十分復雜，所以這兩部分外殼的接大地點之間的電位一般是不相同的，若將傳感器與測量裝置的零電位在兩處分別接地，即兩點接地，則會有較大的電流流過內阻很低的信號傳輸線產生壓降，造成串模干擾。因此這種情況下也應該采用一點接地方法。

　　7、多點接地

　　高頻電路一般建議采用多點接地。高頻時，即使一小段地線也將有較大的阻抗壓降，加上分布電容的作用，不可能實現一點接地，因此可采用平面式接地方式，即多點接地方式，利用一個良好的導電平面體(如采用多層線路板中的一層)接至零電位基準點上，各高頻電路的地就近接至該導電平面體上。由于導電平面體的高頻阻抗很小，基本保證了每一處電位的一致，同時加設旁路電容等減少壓降。因此，這種情況耍采用多點接地方式。

　　8、濾波技術

　　濾波器是抑制交流串模干擾的有效手段之一。傳感器檢測電路中常見的濾波電路有Rc濾波器、交流電源濾波器和真流電源濾波器。下面介紹這幾種濾波電路的應用。

　　1）RC濾波器：當信號源為熱電偶、應變片等信號變化緩慢的傳感器時，利用小體積、低成本的無源Rc濾波器將會對串模干擾有較好的抑制效果。但應該一提的是，Rc濾波器是以犧牲系統響應速度為代價來減少串模干擾的。

　　2）交流電源濾波器：電源網絡吸收了各種高、低頻噪聲，對此常用Lc濾波器來抑制混入電源的噪聲。

　　3）直流電源濾波器：直流電源往往為幾個電路所共用，為了避免通過電源內阻造成幾個電路問相互干擾，應該在每個電路的直流電源上加上Rc或Lc退耦濾波器，用來濾除低頻噪聲。光電耦合技術：光電耦合器是一種電——光——電的耦合器件，它由發光二極管和光電三極管封裝組成，其輸入與輸出在電氣上是絕緣的，因此這種器件除了用于做光電控制以外，現在被越來越多的用于提高系統的抗共模干擾能力。當有驅動電流流過光藕合器中的發光二極管，光電三極管受光飽和。其發射極輸出高電平，從而達到信號傳輸的目的。這樣即使輸入回路有干擾。只要它在門限之內，就不會對輸出造成影響。脈沖電路中的嗓聲抑制，若在脈沖電路中存在干擾噪聲?？梢詫⑤斎朊}沖微分后再積分，然后設置一定幅度的門限電壓，使得小于該門限電壓的信號被濾除。對于模擬信號可以先用A/D轉換.再用這種方法濾除噪聲。

　　我們在使用這些抗干擾技術時要根據實際情況迸行選擇。切不可盲目使用，否則不但達不到抗干擾的目的，可能還會有其他不良影響。

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